Міністерство освіти та науки України

ОДЕСЬКА НАЦІОНАЛЬНА МОРСЬКА АКАДЕМІЯ

Кафедра „ Безпека життєдіяльності ”

Методичні вказівки

до виконання практичної роботи № 7

з дисципліни

„Основи екології”

Напрям підготовки 1030

„Судноводіння і енергетика суден”

Розглянута та схвалена

на засіданні кафедри „БЖ”

„____”____ 2010 р. протокол № ___

Зав. кафедрою „БЖ”

Проф. ___________Колегаєв М.О.

ОДЕСА 2010

Методичні вказівки підготували доцент кафедри ”БЖ” Касілов Ю.І. та асистент Крайнова В.І., відповідно з навчальним планом і програмою дисципліни „Основи екології”.

Содержание

1. Понятие о биосфере

2. Структура биосферы. Живое вещество. Распределение жизни в биосфере.

3. Живое вещество. Геохимическая работа живого вещества

4. Энергетический баланс биосферы. Изменения энергетического баланса биосферы, связанные с деятельностью человека

5. Биогеохимические циклы. Кругооборот важных химических элементов в биосфере. Антропогенное влияние на естественные циклы основных биогенных элементов

6. Стабильность биосферы. Ноосфера, управление биосферой

7. Вопросы для самоконтроля

Список использованной литературы

1 Понятие о биосфере

Эволюция биосферы продолжительна (свыше 3 млрд. лет) и происходила под влиянием галогенных (внешних) сил, таких как геологические и климатические изменения и автогенных (внутренних) процессов, обусловленных активностью живых компонентов экосистемы.

Первые экосистемы, которые существовали на начальных этапах развития биосферы, были населены чрезвычайно мелкими анаэробными гетеротрофами, которые питались органическим веществом, синтезированным в ходе абиотических процессов. Потом происходил, по образному выражению Ю. Одума, "популяционный взрыв" автотрофных водорослей, который превратил атмосферу из возобновляемой в кислородную.

Впервые термин "биосфера" - "сфера жизни" - был использован австрийским ученым Эдуардом Зюссом еще в XIX столетии (1875). Однако, он не дал определения этого понятия. Современное его толкование, которое принято во всем мире, принадлежит украинскому ученому В.И.Вернадскому - первому Президенту Украинской Академии наук. Научное представление о биосфере как "живой оболочке" Земли, ученый изложил в своих лекциях, прочитанных в Карловом университете в Праге и Сорбонне в Париже на протяжении 1923-1924 гг. Со временем эти положения были обобщены и сведены в книге "Биосфера" (1926).

Жизнь - высшая форма развития материи на Земле. Живые организмы превращают космическую солнечную энергию в земную, химическую и создают бесконечное разнообразие нашего мира. Эти живые организмы своим дыханием, своим питанием, своим метаболизмом, своей смертью и своим размножением, постоянным использованием своего вещества, а главное - длящимся сотни миллионов лет беспрерывным изменением поколений, своим рождением и размножением продолжают одно из грандиознейших планетарных явлений, которые не существует нигде, кроме биосферы. В.И.Вернадский

Итак, биосфера - это оболочка Земли, которая включает части атмосферы, гидросферы и литосферы, заселенные живыми организмами.

В.И. Вернадский подчеркивал отличные особенности биосферы, в частности:

• биосфера представляет собой оболочку жизни - участок существования живого вещества;

• биосферу можно рассматривать как участок Земной коры, занятой трансформаторами, которые переводят космические излучения в деятельную земную энергию - электрическую, химическую, механическую, тепловую и т.д.

Биосфера в современном понимании - это глобальная открытая система со своим "входом" (поток солнечной энергии, который поступает из космоса) и "выходом'' (образованные в процессе жизнедеятельности организмов вещества, которые по разным причинам "выпали" из биологического кругооборота, так называемый выход "в геологию" - каменный уголь, нефть, осадочные породы и т.п.). С позиций кибернетики эта исполинская система, которая, как и ее составляющие - биогеоценозы, описывается как "черный ящик". Процессы, которые происходят внутри него, закодированы природой. Можно с уверенностью сказать, что система в ее основных чертах есть саморегулирующейся, самоорганизованный. Экологи объясняют саму организацию системы информацией, которая пронизывает экосистему. Она содержится в живых организмах, в их генетическом коде и способности адаптироваться к изменениям условий среды.

Итак, саморегулирование экосистемы обеспечивается живыми организмами.

Такой подход дает основание считать биосферу централизованной кибернетической системой, поскольку в ней один элемент (подсистема) - живые организмы - играет доминирующую, центральную роль в функционировании системы в целом.

Согласно закону необходимого разнообразия Виннера - Шепнона -Эшби, который считают основным кибернетическим законом, кибернетическая система лишь тогда владеет стойкостью для блокирования внешних и внутренних возмущений, когда она имеет достаточное внутреннее многообразие. Это многообразие, в основном и создается живыми организмами. Достаточно сказать, что сегодня на Земле существует около 2 млн. видов организмов, из них часть растений составляет 500 тыс. видов, а животных - 1,5 млн. видов

Исходя из экосистемных представлений, видовое многообразие - это не просто какая-то арифметическая величина, меньше которой не может уменьшаться живой мир, а реальная потребность буквально каждого сущего на планете вида в трофических звеньях биогеоценозов и биосферы в целом. Эти виды необходимо сохранить ради нормального функционирования современной биосферы, которая и сегодня эволюционирует, обогащая видовое многообразие.

По данным украинского палеоботаника О.П. Фесуненко, количество родов высших растений представляло: в силуре (около 400 млн. лет тому назад) -1 род, в девоне (350 млн.) - 36, в интервале от карбона до триаса (200 млн.) - 150-200, от юры до неогена (150 млн. к нынешним дням) - 250-330. Итак, обогащение видового многообразия, которые хорошо иллюстрируют приведенные факты, - это общая тенденция современного развития биосферы, которая оказывает содействие устранению внешних и внутренних препятствий и поддержке системы в состоянии гомеостаза.

Ю.Одум приводит извлечение из одной американской программы (программа сохранения генетических ресурсов, руководитель Девид Кофтон, Калифорния), в которой изложена точка зрения ученых по поводу глобальной угрозы потери видового многообразия: "Биологическое многообразие животных, растений и микроорганизмов представляет собой фактор фундаментальной важности для выживания человечества".

Термин "генетические ресурсы" можно определить как генетическое

многообразия, которое играет решающую роль в удовлетворении всех нужд общества.

Характерная особенность биосферы как "пленки жизни” - это ее гетерогенность, мозаичность, причем, каждый отдельный однородный участок ("биогеоценоз", "экосистема") способен к саморегуляции и полному самообновлению биоты. Экосистемы находятся в постоянном взаимодействии одна с другой, создавая совместно гигантский кругооборот веществ, в пределах биосферы.